微生物在农业上的应用

根瘤的形成
①根瘤形成过程的主要步骤：特定的根瘤菌与相应的豆 科植物相互辩认使根瘤菌特异地吸附在根毛上 二者 相互作用使根毛变形，主要表现卷曲或分枝 细菌进 入根内 形成侵入线 侵入线发展，进入根皮层后 导致一部份细胞转化为分生组织，细胞分裂和分化，根 瘤开始发育 根瘤菌从侵入线内释放到根瘤细胞中繁 殖，而后转化成类菌体形态 豆血红蛋白出现，固氮作 用开始。
2.固氮菌菌剂
自生固氮微生物的固氮能力比共生固氮的根瘤菌 要少得多，而且在使用过程中更易受到环境条件中 氮素含量的影响。但在实践中发现，它们对作物的 作用除了固氮外，更重要的是它们能够产生多种植 物激素类物质。1991年Coppla等从圆褐固氮菌细胞 浸出液中发现了植物刺激物质；1974年Barea等用 雀稗固氮菌培养物处理几种植物的幼苗和根部，均 有根、叶增重的结果。
Hale Waihona Puke 三、食用菌• 食用菌资源十分丰富，全世界可供食用的 真菌有2000多种。
• 常见栽培品种有双孢蘑菇、草菇、金针菇 、平菇、香菇、猴头菌、木耳、银耳、灵 芝、和茯苓等。
原料：主要是农副产品下脚料。
四、微生物饲料
（一）微生物饲料的概念及主要微生物
• 微生物饲料是利用微生物的新陈代谢和个体的繁殖来生产和调制 的饲料。
微生物农药的种类
• 细菌杀虫剂 • 真菌杀虫剂 • 病毒杀菌剂 • 农用抗生素 • 微生物除草剂
微生物农药的特点：
➢对脊椎动物和人类无害,不污染环境； ➢对植物无毒害； ➢能保护害虫天敌； ➢昆虫不易产生抗药性； ➢自然传播感染能力:有些昆虫病原微生物,可
在昆虫群落中自然传播感染成流行病； ➢容易进行大量生产。
第六章
微生物在农业上的应用
一、微生物肥料 二、生物农药 三、食用菌 四、微生物饲料 五、沼气
（一）微生物肥料的概念及主要作用
国际上对于广泛用于农业生产的菌肥称为生物肥料 (Bio-fertilizer)，我国称之为微生物肥料(Microbial fertilizer)。
我国微生物肥料的研究应用和国际上一样，是从豆科 植物应用根瘤菌接种剂开始的。起初只称为大豆或花生 根瘤菌剂。联合国粮农组织(FAO)和一些生物固氮组织近 二十年来发展并推广这项技术，取得了十分好的效果。 从土壤肥力而言，根瘤菌肥料还有增加土壤氮素提高土 壤肥力的作用，这是其它非豆科植物所没有的，因此豆 科植物与根瘤菌共生固氮在农业和牧草生产上有重要意 义。
有效性：类菌体的高效的固氮能力。但 并不是能够结瘤的菌株都能固氮，据它 们在根瘤中是否固氮而分为有效菌株和 无效菌株，它们形成的根瘤分别称为有 效根瘤和无效根瘤。许多无效根瘤的结 瘤能力比有效根瘤强 。
互接种族：从一个属植物根瘤中分离 的根瘤菌能够在其它属植物上结瘤， 人们将这种能相互利用同一根瘤菌菌 株形成共生体系的豆科植物称为“互 接种族”。如：大豆族只有大豆一属 植物；豇豆族包括豇豆、花生、绿豆、 赤豆、猪屎豆和胡枝子等许多植物。
但不同形状的类菌体，受寄主细 胞的制约，如花生根瘤中呈球形，蚕 豆根瘤中常呈梨形或膨大杆状，大豆 根瘤中主要以稍大有杆状存在。形态 上高度分化的成熟类菌体一般不能再 分裂繁殖（只有形态上分化不明显的 类菌体大部份在培养基上可以再分裂 繁殖，如大豆），它们将随着根瘤的 衰败而解体，释放到土壤中，呈小杆 状、球状。
7.促生菌剂
指通过接种在植物根际增殖且具有促进生长作用的土 壤细菌称为植物促生根际细菌（PGPR）。
作用机理:①分泌植物促生物质；②改善植物根际的营 养环境。加强了土壤中有机物的分解，促进了植物营 养元素的矿化，增强了对作物营养的供应；③对作物 病害的生物控制作用,主要是能够产生抗生素、胞外 溶解酶、氰化物和铁载体，还有可能是改变根际微环 境平衡，促进作物生长；④对污染物的降解；⑤对豆 科植物结瘤的促生作用。
• 大体上分为两大类：一类主要是利用微生物的发酵作用改变饲料 原料的理化性状，如增加适口性，提高消化率及营养价值，或解 毒、脱毒和积累有益的中间代谢产物。包括乳酸饲料、粗饲料发 酵、担子菌发酵饲料、禽畜粪便发酵饲料等；
饲料微生物
• 与微生物饲料生产与调制有关，能提供菌 体蛋白和有益代谢物，或具备解毒、脱毒 功能的有益微生物，称为饲料微生物。主 要有细菌、酵母菌、担子菌和单细胞藻类 等
3.解磷微生物菌剂
能分解土壤中难溶态磷的细菌制成的解磷 细菌肥料，使解磷细菌在作物根际形成一 个磷素供应较为充分的微区，因磷细菌在 生长代谢过程中能够产生一些有机酸和如 植酸酶的酶类，使土壤中的难溶性磷形成 作物能够吸收利用的可溶性磷，供作物吸 收利用。目前生产上应用较多的菌种为巨 大芽孢扦菌。
4.硅酸盐微生物菌剂
分解土壤中难溶的磷、钾等营养元素， 并在生长、代谢过程中分泌可以刺激作物 生长的激素类物质，在植物根际形成优势 种群，可抑制其它病原菌的生长，因而达 到增产效果 。
5.光合细菌菌剂
光合细菌是地球上最早的光合生物，广泛分 布于海洋、江河、湖泊、沼泽、池塘、活性污 泥及水稻、水葫芦、小麦等根际土壤中。它能 促进土壤中放线菌、固氮菌等微生物的生长， 增强农产品的耐贮性和提高品质，降解土壤中 残留的农药及其它有毒物质。与生产应用关系 密切的光合细菌主要是红螺菌科中的一些种、 属。
– 大分子降解产酸，厌氧和兼性厌氧菌，产物为 有机酸、氨、H2、CO2；
– 产氢产乙酸细菌，产物为乙酸和H2； – 产甲烷菌群，严格厌氧产物为甲烷。
沼气发酵的意义
• 生物量的概念：某一时刻存在于一个生态系统中的全 部生物体有机物质的总和，称为生物量。
• 植物秸杆和其它动植物残体是含量最高的生物量，是 一类可再生资源（renewable）或永续资源。
微生物肥料的作用
1、提高土壤肥力 2.促进作物生长 3.增强植物抗病、抗虫等抗逆能力 4.提高产量，改善品质
(二)微生物肥料种类
1.根瘤菌菌剂 用于豆科作物结瘤、固氮的接种剂。
是用人工选育出来的高效根瘤菌株经大 量繁殖用载体吸附制成的，是迄今为此 世界上研究最早、应用时间最长、生产 量最多、应用最广泛和效果最稳定的微 生物肥料之一。
• 一步利用——燃烧，快速取得其中约10%左右的热能 和草木灰
• 梯级利用方式：粉碎做牲畜饲料——畜粪沼气发酵， 利用其中约90%化学能——固体残渣可做优质肥料， 甚至添加到饲料中
• 产甲烷菌是自然界碳素循环中厌氧生物链的最后一个 成员
6.菌根菌剂
使用的菌种包括由多数内囊霉科属或种形 成丛枝状菌根,简称AM真菌。目前的土法生 产已能够解决小批量生产问题，用于名贵 花卉、苗木、药材，有较好的应用前景。
8.抗生菌肥料
指用分泌抗生物质和刺激素的微生物制成的 肥料产品，使用菌种通常是放线菌，如细黄链
霉菌（Streptomyces jingyangesis）。我国
五、沼气发酵
• 沼气（marsh gas或swamp gas）：又称 生物气（biogas），是一种混合可燃气体 ，其中主要成分为甲烷、还含有少量H2、 N2、CO2等。
• 沼气发酵：其生化本质是一种由产甲烷细 菌进行的甲烷形成（methanogenesis）过 程。
甲烷形成的理论
• 甲烷形成的三阶段理论。即：
应用多年的“5406”即属此类，应用后不仅有肥 效作用而且能抑制一些作物病害，刺激和调节 作物生长。
9.复合微生物肥料
是由两种或两种以上的微生物或一种微生物 与其它营养物质复配而成的一种新型肥料。
二、微生物农药
利用微生物或其产物来防治植物病虫害和 杂草危害的一类微生物制剂。当这些病原体和 拮抗微生物或其代谢产物为昆虫吞食、接触或 病菌感染后，通过微生物的活动、毒素的作用 而使害虫和病原菌的新陈代谢受影响，破坏其 机体器官，影响其发育繁殖或变态，从而达到 灭菌防病的目的。